PLM系统的功能及作用

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：PLM系统是智能制造系统的一个重要组成部分。PLM系统的核心是数据，以及对数据进行可视化展示和建模仿真的技术。图2-4PLM管理系统功能PLM的各项功能：产品需求管理。

PLM系统是智能制造系统的一个重要组成部分。它对产品从需求提出至被淘汰的整个过程进行严格的流程控制管理，是对PLM中全部组织、管理行为的综合与优化，它以不断增加个体消费需求为导向，贯穿产品的设计、生产、发展、配送直到最后的回收环节，并包括所有相关服务。主要功能包括产品需求管理、产品论证管理、产品绩效管理、产品关停并转管理、产品360°分析视图、流程引擎及工作台，如图2-4所示。PLM系统的核心是数据，以及对数据进行可视化展示和建模仿真的技术。

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图2-4　PLM管理系统功能

PLM的各项功能：

（1）产品需求管理。

设计前期，做好对客户需求的存档归类分析，使产品设计更为合理。

（2）产品论证管理。

上线测试产品设计，对于测试不通过的整改再设计，再行测试通过后方可运营。同时按照规范，就资费方案的各个环节与各种变形进行多重叠加综合测试，及时反馈资费设计与实际结果的对比情况，发现设计问题，从而提高设计的准确性，降低市场风险，在整个过程中保证产品的资费准确。

（3）产品绩效分析。

在运营后对产品进行跟踪，实时了解产品状态，预测产品趋势，定位产品所处生命阶段。对于无效益产品可及时关停或合并，提高企业效益。

（4）产品关停并转管理。

即产品下线，可以视为该产品的生命结束，但任何一个实例产品的生产运营数据都有其参考价值，可为以后的产品设计提供参考。

（5）产品档案库。

保存所有已生产产品数据的档案，为后期其他产品的设计上线提供参考。

（6）360°视图。

产品资费分析的一种，可以给用户提供最好的产品及资费解决方案，同时精准提供最合理的产品推荐，从而提高用户满意度。

（7）流程引擎及工作台。

整个流程的开关系统，以上流程均需流程引擎来控制。

1.三维可视化管理

三维可视化技术是指利用创建图形、图像或动画，实现信息的直观交流与沟通的技术和方法。它能够以三维立体化的人机交互界面呈现工厂生产组织，并可随意按照人的意愿，改变其方向、位置、大小等，将整个工厂从里到外全部展示给操作人员，如图2-5所示。三维可视化既是一种解释工具，也是一种成果表达工具，它能够基于数据体的透明属性，采用“走进去”的方式快速完成分析。

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图2-5　可视化加工工厂

通过基于网络的信息处理技术，实现资产运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能整合一体的监控管理，大幅提高企业的资产运营能力。具体来说可以实现以下功能：

（1）可视化企业资产布局全景。

三维可视化动态设备管理平台可以对企业智能工厂地形地貌、建筑、车间结构、设施设备等进行三维建模，直观、真实、精确地展示各种设施、设备形状及生产工艺的组织关系，设施、设备的分布和拓扑情况。使用户在计算机上就可以浏览整个企业现场，如同身临其境。同时，系统将装置模型与实时报告、档案信息等基础数据绑定在一起，实现设备在三维场景中的快速定位与基础信息查询。

（2）可视化的安装管理。

三维可视化动态设备管理平台可以对在建工程、设备安装等进行三维建模，并把三维场景与计划及实际进度时间相结合，用不同颜色表现每一阶段的安装建设过程。

（3）可视化设备台账管理。

三维可视化动态设备管理平台可以建立设备台账及资产数据库，并和三维设备绑定，实现设备台账的可视化及模型和属性数据的互查、双向检索定位，从而实现三维可视化的资产管理，使用户能够快速找到相应的设备，以及查看设备对应的现场位置、所处环境、关联设备、设备参数等真实情况。

（4）可视化智能维护管理。

三维可视化动态设备管理平台可以对企业重点设备或生产设施进行在线信息采集、报警、控制等管理。还可以动态地收集和管理相应的数据，保证及时发现设施缺陷或安全隐患。

由此可见，三维可视化技术可以为产品的整个生命周期提供全程的三维可视化管理服务。三维可视化管理可以通过产品生产流程中产生的数据、信息和知识进行可视化集中式管理，为生产运行及设备管理提供一个可视化、高效率的信息沟通和协同合作的环境，并为全生命周期的管理提供基础保障，使得新员工更加容易掌握该工作。

三维可视化技术应用于项目全生命周期管理，拥有不可比拟的优势，包括：

（1）迅速快捷的信号传递。

（2）能够将需要管理的对象及其位置一目了然地呈现出来。

（3）能够很容易地得知问题所在。

（4）可以在远处就能辨认是否存在异常。

（5）操作简单、方便，可以形象、直观地将潜在问题呈现出来。

（6）有助于维护作业环境的整洁，营造员工与客户满意的场所。

（7）客观、公正、透明化，有助于统一认识。

2.虚拟仿真技术

虚拟仿真技术又称虚拟现实技术或模拟技术，是用虚拟系统模仿真实系统的技术。它是在多媒体技术、计算机仿真技术与网络通信技术等信息技术迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。

在产品设计时运用虚拟仿真技术，可以给生产者提供三维模型，还可以在虚拟工厂中对自动化设计进行分析和优化。这样不仅节约原材料和资源，还能节省大量时间成本。不管什么样的原型机都可通过虚拟方式进行优化，且无须再实际制造一个，如图2-6所示。

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图2-6　仿真模拟示意图

在规划生产时同样需要虚拟仿真技术，借助这一技术可以虚拟每台机床的开发过程，甚至还可以实现整套设备的仿真，这将创建一种全新的视角，帮助企业研发产品和改进设备。德国Index公司的生产系统正是使用了西门子的仿真软件，效果十分令人惊叹，现实世界通常要花几天时间才可以看到机床能否正常使用，但仿真技术大大节省了机床调试的时间。虚拟机床不仅帮助培训了人员，保护了核心资产，还把运转、操作的生产率提升了10%。

虚拟仿真技术具有以下4个基本特性：

（1）沉浸性。

虚拟仿真系统中，使用者可获得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种知觉，从而获得身临其境的感受。未来的虚拟仿真系统将具备提供人类所有感知信息的功能。

（2）交互性。

虚拟仿真系统中，环境可以作用于人，人也可以对环境进行控制，且人是以近乎自然的行为（自身的语言、肢体的动作等）进行控制的。虚拟环境还能够对人的操作予以实时的反应，例如，当飞行员按下导弹发射按钮时，会看见虚拟的导弹发射出去并跟踪虚拟的目标，当导弹碰到目标时会发生爆炸，还能够看到爆炸的碎片和火光。

（3）虚幻性。

即系统中的环境是虚幻的，是由人利用计算机等工具模拟出来的。既可以模拟客观世界中以前存在过的或是现在真实存在的环境，也可模拟出客观世界中当前没有但将来可能出现的环境，还可模拟客观世界中不会存在的、仅仅属于人们幻想的环境。

（4）逼真性。

虚拟仿真系统的逼真性表现在两个方面：首先，虚拟环境给人的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像，一切感觉都很逼真，如同在真实世界一样；其次，当人以自然的行为作用于虚拟环境时，环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。例如，当给虚幻物体一个作用力，该物体的运动就会符合力学定律，会沿着力的方向产生相应的加速度；当它遇到障碍物时，会被阻挡。

虚拟仿真技术在工业中的应用很多，由于虚拟现实仿真平台具有强大的物理实时计算功能，能够真实模拟场景中各种力的特性，并提供了多种动力学交互手段，能支持多种高速运算的碰撞替代体。因此，虚拟仿真系统可以将许多之前仅停留于想法的创意方案完美地呈现于眼前。

3.数据管理

SAP高级副总裁科曼（Clas Neumalln）曾指出：企业的数据分析就像汽车的后视镜，开车没有后视镜就没有安全感，但更重要的是车前挡风玻璃——对实时数据的精准分析。这句话同样适用于数据与智能制造的关系。

智能制造系统需要管理的数据如下：

（1）产品数据。

为实现产品全生命周期的管理，也为满足个性化的产品需求，产品的各种数据会被记录、传输、处理。首先，内嵌入产品的传感器会获得更多的实时产品数据，使得产品管理能够贯穿产品的需求、设计、生产、营销、售后乃至淘汰报废的全部生命历程；其次，企业和消费者的互动过程及交易行为也将产生大量数据，这些数据能帮助消费者参与到产品需求分析、产品设计及柔性加工等创新活动中。

（2）运营数据。

传感器的广泛应用，使工业生产过程中的传感、连接无处不在，因而产生大量数据，这些数据能够帮助企业在研发、生产、运营、营销和管理方式上开展创新。首先，产生于生产线、生产设备的数据可用于对设备本身的实时监控：其次，采集和分析采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据，能够为企业决策提供有效的指导，在大幅提升运营效率的同时降低运营成本；最后，实时分析销售数据与供应链数据的变化，可以动态地调整优化生产节奏及库存规模。

（3）价值链数据。

工业大数据技术的快速发展和广泛应用，使价值链上各环节的数据和信息得以被深入挖掘与分析，从而为企业管理者和参与者提供审视价值链的全新视角，让企业有机会将价值链上的更多环节转化为企业的战略优势。

（4）外部数据。

大数据分析技术在宏观经济分析与行业市场调研中的应用越来越广泛，已成为企业提升管理决策及市场应变能力的重要手段。少数领先的企业已着手为各个层级员工提供相应信息、技能和工具，引导员工更好、更及时地做出有效决策。

无论是产品数据、运营数据、价值链数据还是外部数据，如果只是将它们收集起来而不作任何分析，那么数据就失去了它的价值。对实时数据进行精准分析，是智能制造时代的生产体系区别于传统工业生产体系的本质特征。在智能制造的时代，制造型企业的数据将呈现爆炸式增长，所有的生产装备、感知设备、应用互联终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，这些数据经过高效的实时分析，将渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，铸就智能制造和制造业革命的基石。

PLM系统的功能及作用

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